水电厂降低综合厂用电率的措施和成效

吕连新，陈 宇，蒋 勇

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江 丽水 323000）

水电厂降低综合厂用电率的措施和成效

吕连新，陈 宇，蒋 勇

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江 丽水 323000）

介绍了紧水滩水力发电厂降低综合厂用电率工作的实践，分析综合厂用电量的构成，分别阐述了降低主变压器损耗、厂用变压器用电、发电机励磁系统用电、非生产用电四个方面所采取的措施，分析了节能降耗工作取得的成效。

水电厂；厂用电率；降低措施

1 引言

节约能源资源，是当今国际社会刻不容缓的大事。是践行科学发展观,走低碳经济、可持续发展道路的必然要求,是企业降本增效,提高市场竞争力的主要途径。对于水电厂而言，降低厂用电率是一个最直接、最有效的节能方式。国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂（国网紧水滩电厂）在节能降耗上加大投入,加快新技术的开发及应用，降内耗、增效益，有效的降低了综合厂用电率，从而以有限的水力资源最大限度地为社会提供清洁能源。

2 厂用电情况

2.1 概况介绍

国网紧水滩电厂主接线为二机一变的扩大单元接线，全厂三个单元6台水轮发电机组。其中一、二单元主变原为三圈变，升压后分别接至110 kV电网和220 kV电网,三单元主变为两圈变，升压后接至220 kV电网。2015年至2016年,一、二单元主变改造后，更换为两圈变，升压后接至220 kV电网。水轮发电机组发出电能绝大部分输送到电网，由于电能生产过程的需要，必会有一些损耗，在水电厂内，这些损耗主要发生在主变压器损耗、厂用变压器用电、发电机励磁系统用电、非生产用电四个方面。这些损耗的量就是水电厂发电量与上网电量的差值，称为综合厂用电量，其与发电量的比值，就是综合厂用电率。是水电厂运行的一个重要指标。

综合厂用电量可分为固定厂用电量和可变厂用电量，固定厂用电量主要有主变压器的空载损耗、厂用变压器用电、非生产用电等，不随发电量的变化而变化；可变厂用电量主要有主变压器的负载损耗、发电机励磁系统用电等，随发电量的上升而上升。所以当年度发电量偏低时，综合厂用电率会有所上升。

2.2 国网紧水滩电厂综合厂用电量构成

下面以国网紧水滩电厂2011年综合厂用电实际运行情况为分析对象，说明各部分的用电量。具体情况见图1。

图1国网紧水滩电厂2011年综合厂用电构成图

由图1可知，国网紧水滩电厂综合厂用电量的最主要部分是主变压器损耗，其电量占总量的份额高达62%。主变压器的损耗，对综合厂用电率起着决定性的作用。降低综合厂用电率的重中之重，就是降低主变压器损耗。

非生产用电，是综合厂用电量的重要构成部分，其电量占总量的份额为16%。节约办公生活用电，也是降低综合厂用电率的重要工作之一。

厂用变压器用电和励磁系统用电，在整个综合厂用电量中的份额较少。

3 降低综合厂用电率的措施

3.1 降低主变压器损耗

变压器在运行时的损耗主要有空载损耗、负载损耗，另外还有杂散损耗。一般来说，变压器的空载损耗和短路损耗占到变压器损耗的绝大部分。变压器空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁心叠片内，是因交变的磁力线通过铁心产生磁滞及涡流而带来的损耗，不随负载电流的变化而变化，属于不变损耗。铁损的绝对值虽然不大，但由于变压器长期处于带电状态，铁损时时刻刻都在发生，所以总量很大。变压器负载损耗，即铜损，主要是电流在初、次级线圈电阻，和负载电流的平方成正比，属于可变损耗。

1）主变压器改造

国网紧水滩电厂主变压器原为型号较老的SSPS3型，是上世纪80年代产品，受当时铁心材料和制造工艺限制，损耗较高。结合机组增容改造分别于2011年、2015年完成3号主变、1号主变、2号主变的改造。改造后的主变压器，采用了新型的铁心材料，在容量增加25%情况下，损耗（特别是铁损）反而大幅下降，从厂家提供的技术参数看，改造前1～3号主变空载损耗分别为135.9 kW、136.5 kW、127.2 kW，改造后空载损耗分别为85 kW、79.4 kW、65.08 kW，平均下降42%，实际运行数据与厂家提供的技术参数基本接近。改造后3台主变同时运行时，每小时空载损耗可节约170 kW·h的电量，每年可节省100多万kW·h的电量。

主变的铜损，主要取决于负载电流。实际运行数据表明改造后主变的负载损耗也有所下降，但幅度较小。

2）运行方式调整

主变改造前，1号、2号主变为三圈变，高压侧并列接至220 kV电网，中压侧并列接至110 kV电网，当一、二单元机组运行方式不一致，发电机输出率有差别时，就会在1号、2号主变之间形成穿越功率。部分功率从发电负荷多的主变低压侧升压后流经其中压侧、再通过另一台主变中压侧升压后流经其高压侧送出；当中压侧线路有较大负荷时，部分功率从发电负荷多的主变低压侧升压后流经其高压侧、再通过另一台主变高压侧降压后流经其中压侧送出。穿越功率的存在，带来了额外的损耗。主变改造后，1号、2号主变改为两圈变，主变的运行方式也做了相应调整。3台主变均只有高压侧接至220 kV电网，不再有中压侧与110 kV电网连接，由此可减少1号、2号主变之间穿越功率带来的损耗。

3）降低主变压器损耗的效果

国网紧水滩电厂近年来主变压器损耗率实际情况见图2。

图2国网紧水滩电厂主变压器损耗率变化图

由图2可知：

主变压器损耗率有小幅波动，这是因为变压器损耗由不变的空载损耗和可变的负载损耗组成，其损耗率与负载相关，在同样的情况，发电量少的年份，损耗率会有所上升。

但从图2可见国网紧水滩电厂主变压器损耗率呈明显的下降趋势。

3.2 减少非生产用电量

非生产用电主要是办公室空调、电脑等办公设备设施用电，厂区员工宿舍、食堂等生活设施用电。随着社会的发展，这些设备设施越来越多。降低非生产用电主要措施有：

1）选用节能型的用电设备，在满足使用功能的前提下，尽可能选用能效比的设备。

2）配合电网改造，优化供电网络，缩短供电电气距离，有效降低线损，提高电能使用效率。

3）加强节约用电宣传，提高节约用电意识，做到随手关闭空调、电脑等用电设备，杜绝无谓的电能损耗。

在用电设备设施越来越多的情况下，国网紧水滩电厂近年来非生产用电量呈明显下降趋势，具体见表1。

表1国网紧水滩电厂非生产用电量表

3.3 减少厂用变压器用电量

厂用变压器的用电负荷主要是保证水电厂正常运行的各类风机、油泵、水泵等辅助机械设备的电动机，直流系统，自动控制设备，照明系统等。降低厂用变压器用电主要措施有：

1）选用效率高的用电设备，用电设备的选型是节电的基础。厂用变压器的用电负荷中的大户是各类辅助机械设备，这些风机、油泵、水泵的功率大，运行时间长，用电量大。其本身的效率及带动它们的电动机的效率的提高，可有效减少厂用变压器用电量。

2）厂用电系统改造，包括厂用变压器改造和优化厂用电网络，有效降低厂用变压器损耗和供电线路线损，提高厂用电使用效率。

3）加强设备管理，及时处理“漏水、漏油、漏气”。水电厂内水、油、气管道多，压力高，难免存在渗漏现象。及时处理三漏不但可以保障水电厂安全运行，促进生产现场环境整洁，还可以减少电能损耗。因为高压油、高压气的生产都需要损耗电能，水本身在水电厂就是能源，渗漏出来的水通过渗漏水收集系统排放的过程中还要损耗电能。

4）及时调整运行方式，对于厂房通风系统、变压器冷却系统等需根据设备运行情况调整运行方式的用电设备，在保证发变电主设备安全运行的条件下，及时合理调整运行方式，减少其运行时间，从而减少电能消耗。

近年来，国网紧水滩电厂纯厂用电率保持在0.2%左右的低用电率水平。

3.4 减少励磁系统用电量

发电机励磁系统的功能是为发电机正常建立磁场，并通过改变励磁的大小调节发电机输出无功功率，进而参与调节电网电压。国网紧水滩电厂发电机采用自并励方式，励磁电源来自发电机机端，由整流变引出，经可控硅整流后输入转子绕组建立磁场。其用电量的多少主要取决于发电机运行时输出的无功功率。由于电力系统用户对电能品质的要求越来越高，发电机无功功率调节越来越频繁，水电厂降低励磁系统用电量的空间有限。降低厂用变压器用电主要措施有：

1）励磁系统改造，结合机组改造将整流变更换为效率更高的变压器，励磁调节器更换为功耗低的数字化智能调节器。

2）加强运行管理，在满足电力系统电压调节要求及发电机安全稳定运行的前提下，提高功率因数，降低励磁系统用电量。

近年来，国网紧水滩电厂励磁用电率保持在0.18%左右的低用电率水平。

4 降低综合厂用电率的效果

国网紧水滩电厂实际综合厂用电率指标情况见图3。

图3国网紧水滩电厂综合厂用电率变化图

由图3可知：

（1）综合厂用电率与年度发电量呈反相关，其主要原因是固定厂用电量的存在，年度发电量偏低时，综合厂用电率会有所上升。

（2）国网紧水滩电厂综合厂用电率总体趋势是逐渐降低，近来年，采取各种节能降耗措施的综合使用，取得了良好的效果。在对应年发电量6～7亿kW·h情况下，综合厂用电率下降0.3个百分点以上，节约厂用量180万kW·h以上。

5 进一步降低综合厂用电率的方向

多年的降低综合厂用电率工作实践表明，发电机励磁系统用电、厂用变压器用电、非生产用电三个方面，用电量相对较少，在现有的技术条件下，节能的空间也有限。节能降耗工作的重点还是在降低主变压器损耗，但变压器制造材料和工艺水平取得重大突破以前，其能耗水平难以大幅降低。但主变的运行方式还可进一步优化。目前，国网紧水滩电厂按二机一变的扩大单元接线的正常运行方式运行，发电机组处于备用状态时，主变空充运行，主变低压侧向厂用变压器供电。可通过充分经济技术论证，调整为发电机组处于备用状态时，主变不带电，可减少每台主变每年超过4 000 h的空充时间，3台主变每年可节省超过68万kW·h的电量。

6 结束语

积极引进、推广先进技术,不断加大技术创新和改造的力度,降低综合厂用电率,从而降低发电成本,提高上网电价竞争力,是发电企业努力追求的目标。但是,降低综合厂用电率必须以发电厂的安全稳定运行为前提,不能因为片面追求降低综合厂用电率低而影响机组的安全。同时，降低综合厂用电率低还应进行经济测算，掌握设备改造投资与收益的平衡。节能降耗是长期的系统性的工作，大力投资进行设备改造的同时,还须多方位落实好日常节电工作,共同努力,争取以有限的水力资源最大限度地为社会提供清洁能源。

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TV737

B

1672-5387（2017）11-0062-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.11.023

2017-08-30

吕连新（1972-），男，高级工程师，从事水电厂运行管理工作。